YUV原理和格式详解 _yuv

什么是YVU?
YUV是指亮度参数和色度参量分开表示的像素格式，其中“Y”表示明亮度（或Luma），也就是灰度值；而“U”和“V”表示的则是色度（或），作用是描述色彩及饱和度,用于指定像素的颜色。
Y：亮度分量，表示物理线性空间亮度。
U：蓝色投影。
V：红色投影。
YUV同RGB 类似，也是一种颜色编码方法，主要用于电视系统以及模拟视频领域，它讲亮度信息（Y）与色彩信息（UV）分离，没有UV信息一样能够显示完整的图像，只不过是黑白色的。YUV不像RGB那样需要三个独立的视频信号同时传输，YUV通过一些压缩手段，子啊用YUV传输时，占用的频带就减小了很多。
有些地方还会有 YCbCr或者YPbPr 来表示，其实概念都是一样的。在DVD中，色度信号被存储成Cb和Cr（C表颜色，b代表蓝色，r表示红色）。
YUV压缩的原理
由于我们的眼睛中视网膜杆细胞多余视网膜的锥细胞，而视网膜的杆细胞时识别亮度的，锥细胞是识别色度的，所以我们的眼睛对于明暗的分辨要比对演示的分辨精细，也就是对亮度的敏感程度大于色度的敏感程度。YUV模式就是利用这一特点，通过缩减色度采样以减少数据量，并且图像质量不会明显下降的色彩模式，其在采样时会保留每个像素的Y分量，但会适当丢弃UV分量。数据量通常会比RGB要小，因此常用于视频传输。YUV按照采样方式通常分为、、、，按照存储方式可分为、、，而Y、U、V每个通道变量通常可以为8位、10位、16位，不同的组合方式也使YUV出现了各种各样的类型。
YUV的采集方式 YUV 4:4:4 采样
YUV 4:4:4 采样，意味着 Y、U、V 三个分量的采样比例相同，因此在生成的图像里，每个像素的三个分量信息完整，都是 8 bit，也就是一个字节。
如下图所示：YUV 4:4:4 采样，意味着 Y、U、V 三个分量的采样比例相同，因此在生成的图像里，每个像素的三个分量信息完整，都是 8 bit，也就是一个字节。
Y 分量用叉表示，UV 分量用圆圈表示。
可以看到这种采样方式的图像和 RGB 颜色模型的图像大小是一样，并没有达到节省带宽的目的，当将 RGB 图像转换为 YUV 图像时，也是先转换为 YUV 4:4:4 采样的图像。
举个例子：
假如图像像素为：[Y0 U0 V0]、[Y1 U1 V1]、[Y2 U2 V2]、[Y3 U3 V3]
那么采样的码流为：Y0 U0 V0 Y1 U1 V1 Y2 U2 V2 Y3 U3 V3
最后映射出的像素点依旧为 [Y0 U0 V0]、[Y1 U1 V1]、[Y2 U2 V2]、[Y3 U3 V3]
有多少个Ｙ分量，就有多少个ＵＶ分量．
一张 1280 * 720 大小的图片，在 YUV 4:４:４采样时的大小为：
/8/1024/1024 ＝2.63MB
YUV 4:2:2 采样
YUV 4:2:2 采样，意味着 UV 分量是 Y 分量采样的一半，Y 分量和 UV 分量按照 2 : 1 的比例采样。如果水平方向有 10 个像素点，那么采样了 10 个 Y 分量，而只采样了 5 个 UV 分量。
Y 分量用叉表示，UV 分量用圆圈表示。
举个例子：
假如图像像素为：[Y0 U0 V0]、[Y1 U1 V1]、[Y2 U2 V2]、[Y3 U3 V3]
那么采样的码流为：Y0 U0 Y1 V1 Y2 U2 Y3 V3
其中，每采样过一个像素点，都会采样其 Y 分量，而 U、V 分量就会间隔一个采集一个。
最后映射出的像素点为 [Y0 U0 V1]、[Y1 U0 V1]、[Y2 U2 V3]、[Y3 U2 V3]
采样的码流映射为像素点，还是要满足每个像素点有 Y、U、V 三个分量。但是可以看到，第一和第二像素点公用了 U0、V1 分量，第三和第四个像素点公用了 U2、V3 分量，这样就节省了图像空间。
一张 1280 * 720 大小的图片，在 YUV 4:2:2 采样时的大小为：
（1280 * 720 * 8 + 1280 * 720 * 0.5 * 8 * 2）/ 8 / 1024 / 1024 = 1.76 MB。